Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения

) 4 Н 02 М 3/335 С 0 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ИЗОБРЕТЕН ПИ ЛЬСТВУ нении цепи обратной связи при включе(21) 4016798/24-07(46) 15,08.87. Бюл, Н 30 (71) Научно-производственное объединение "Импульс им, ХХЧ съезда КПСС (72) А.С,Баскин(53) 621,316.722,1(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР И 9 459771, кл. С 05 Р 1/569, 1971.Авторское свидетельство СССР У 11415427, кл, Н 02 М 3/335, 1983. (54) СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания. ателя до достиже значения номинал ез диодную цепоч нзистор 21, при заряжается до н ющего опорное на 10, На несколько и образ нии пр на его о выход ния ч напряж том запирае конденс я тр п яаторпревыш яжеериола 1игния ние источника дов рабочей ч защиты устана астоты на выходе вливается уровен твующий через Фо рооздеис нала, вватель,ителяся, обе сторы усиэакрываютнижение спечивая тем самым го напряжения, всл дствие че рекращает ты. Выход о уровня,ор 21 отпирается, йствие на узел за ранзи я воэ я является предотвраения на выходе гридинении выводов цеписиловыми выводами Целью изобретенищение перенапряжперекрестном сообратной связина нагрузке. Пр повышает н ое на ри к ор 2 о о яется. л по ерекрестном соедиН АВТОРСКОМУ С 12 на силовые транз 1 мощности, которые ва запирается транзи13307 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано во вторичцых источниках питания.Цель изобретения - предотвращение перенапряжения ца выходе при перекрестном соединении выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке.На чертеже изображена принципиалт, - 10 ная злектрическая схема стибилизироваццого преобразователя постоянного напряжения.Стабилизированный преобразователь постоянного цапряжения содержит тран зисторцый усилитель 1 мощности, входом соелицеттттьтт с выводами для подключсцит Нх лттстго напряжения, а выходом через тр;псформатор 2, выпрямитель 3 и с 1 цспьтр 4 - с положительным 5 и от рицательцым 6 силовыми выводами для поцклточ ция нагрузки, к которой такке гто;тк-ттчети с соблюдением полярцости по соъптельный 7 и отрицательный 8 вывьстт,т с гси обратной связи, подсоеди НетиО к Входу широтно - импульсного стог.ттсттотт 9, другими входами соедицеццс т оисточником 10 опорного напрттжг ттстя и входом генератора 11 пил:глрст п тс; папряжеция, а выходом - 30 с .,". тсц; тт т ттхстттотт формирователя 12 45 растттютттттт напряжением входом соедицс и с гцсвадами для подключения входного цастряжеция, а выходом - с входом узла 20 котстроля напряжения, вьгполценцот о ц транзисторе 21, коллектор которого тто;тнлточен к средней точке делпсестл напряжения на резисторах 22 и 23, соединенного с выходом вспомо 3гите.,тьцотг источника 19, а через вто, ссрап ттц,р .:;1 М 11 уЛЬСОВ, ВЬГХОДОМ ЛОД- к ттсзтсттз т к управляющим входам усис ст с сзсст 1 стосс: с Гт (П,- 2), а другим пхо;тов :" :,ходу уз:та 13 защиты от перегрузки, Огптттм входом (А) соедит"итого г стоником 10 опорного напряг. Нсс:с. Входцая цепь датчика 14 ток п,.р ру лс последовательно вклю.тест: ссскостто цепи усилителя 1 мощ цо ттт, . тсьгход зашуцтирован последоВа 1.Гст т й тс гст,кт из ттервого диода 15 р Котлетпаср 1 Г И рЕЗИСтОра 17. Об - шая тлск,т диода 15 и конденсатора 16 сос;пстт ссо;тругты входом (Б) узла 13 тст т ьс, а общая точка конденсатора 6 и резистора 17 - с выходом г.церат тр 11 пилообразного напряжения че;:з р пстор 1 О. Вспомогательный тсГО 1 ттик 19 питания с плавно на 162рой диод 24 - к общей точке конденсатора 16 и первого диода 15. База транзистора 21 через стабилитрон 25 и резистор 26 соединена с положительным выводом источника 19 питания, а через резистор 27 - с отрицательным выводом. Г 1 ежду положительным силовым выводом 5 и положительным выводом 7 цепи обратной связи включен резистор 28 связи, а между соответствующими отрицательньтми выводами 6 и 8 - резистор 29 связи. Последовательная диодная цепочка 30 включена между базой транзистора 21 и отрицательным силовым выводом 6, а дополнительный резистор 31 включен между положительным силовым выводом 5 и отрицательным выводом 8 цепи обратной связи.Стабилизированный преобразователь постоянного напряжения работает следующим образом.В широтно-импульсном модуляторе 9 происходит сравнение опорного напряжения источника 10 с суммой пилообраз.ного напряжения и выходного напряжения стабилизированного преобразователя, Выходные импульсы широтно-импульсного модулятора 9 поступают на вход формирователя 12 управляющих импульсов, формирующего импульсы, поступающие на управляющие входы (т 1, - 2) усилителя 1 мощности и обеспечивающие его работу со скважностью выходного напряжения, необходимой для поддержания выходного напряжения стабилизированного преобразователя на заданном уровне, т.е. имеет место режим стабилизации выходного напряжения. При этом выходные импульсы датчика 14 тока перегрузки, пропорциональные выходным импульсам тока усилителя 1 мощности, через диод 15 и резистор 17 заряжают конденсатор 16 до амплитудного значения импульсов датчика 14 тока, Сумма напряжения на конденсаторе 16 и пилообразного напряжения на резисторе 17, поступающая на вход Б узла 13 защиты (в качестве которого может быть использован операционный усилитель или компаратор), меньше опорного напряжения на входе А последнего. При этом отсутствует воздействие узла 13 защиты на формирователь 12 управляющих импульсов.При возникновении перегрузки по току на выходе стабилизированного преобразователя амплитуда импульсов напряжения на выходе датчика 14 тока16сатора 16 через входную цепь узла 13 защиты.По мере разряда конденсатора 16 в интервалы времени, когда сумма постоянного напряжения на конденсаторе 16 и пилообразного напряжения на резисторе 17 становится меньше опорного напряжения источника 10, на выходе узла 13 защиты устанавливается уровень, обеспечивающий путем воздействия на формирователь 12 формирование короткого выходного импульса усилителя мощности, В результате медленного снижения напряжения на кснденсаторе 16 продолжительность открытого состояния транзисторов усилителя 1 мощности плавно увеличивается и скважность импульсного напряжения, поступающего с выхода выпрямителя 3 на вход индуктивно-емкостного фильтра 4, медленно уменьшается от большой до рабочего значения, определяемого щиротно-импульсными модулятором 9, Большие длительности пауз по сравнению с длительностями импульсов в начале процесса включения обеспечивают такой разряд дросселя фильтра 4 в паузе каждого полупериода рабочей частоты, что ток дросселя нарастает медленно, без превышения в пусковом режиме его установившейся величины. Пропорционально Фоку дросселя нарастают амплитуды импульсов коллекторного тока силовых транзисторов усилителя мощности, а их величины при включении не превышают значений установившегося режима,В дальнейшем конденсатор 16 разряжается до уровня, определяемого напряжением на выходе датчика 14 тока перегрузки. Сумма этого напряжения и пилообразного напряжения на резисторе 17 становится при этом ниже напряжения опорного источника 10 и на выходе узла 13 защиты устанавливается уровень, не оказывающий влияния на установившийся режим работы стабилизированного преобразователя,Соединение силовых выводов 5 и 6 стабилизированного преобразователя с однополярными выводами 7 и 8 цепи обратной связи непосредственно на нагрузке обеспечивает возможность стабилизации напряжения на удаленной нагрузке. Резисторы 28 и 29 предотвращают перенапряжение на нагрузке при обрыве проводников, соединяющих выводы нагрузки с выводами 7 и 8 цепи обратной связи. При дальнейшем повышении выходного 5 О напряжения вспомогательного источника 19 транзистор 21 открывается током, поступающим в его базу через резистор 26 и стабилитрон 25, и шунтирует резистор 23 делителя напряжения. 55 Диод 24 запирается, в результате чего прекращается заряд конденсатора 16 с выхода узла 20 контроля напряженияНачинается медленный разряд конденЛ 13307 перегрукч у величивается. Конденсатор 16 через диод 15 и резистор 17 заряжается до наибольшей амплитуды этих импульсов, В результате сумма пило 5 образного напряжения на резисторе 17 и постоянного напряжения на конденсаторе 16 на части полупериода превышает опорное напряжение. При этом на выходе узла 13 защиты появляются им пульсы, воздействующие на формирователь 12 таким образом, что скважность управляющих импульсов, а следовательно, и импульсов на выходе усилителя 1 мощности возрастает. Выходное напряжение стабилизированного преобразователяпадает, а выходной ток определяется порогом ограничения узла 13 защиты и остается неизменным при дальнейшем уменьшении сопротивления нагрузки вплоть до полного короткого замыкания, т,е. имеет место режим стабилизации выходного тока.После снятия перегрузки нормальный режим стабилизации выходного на пряжения автоматически восстанавливается.При включении стабилизированного преобразователя выходное напряжение вспомогательного источника 19 питания поступает на вход узла 20 контроля напряжения. Когда его величина еще не достигла установившегося значения, ток, поступающий через резистор 26 и стабилитрон 25, не создает35 на резисторе 27 напряжения, достаточного дня отпирания транзистора 21, который при этом закрыт. Падение напряжения на резисторе 23 через диод 24 и резистор 17 заряжает конденсатор 16 до напряжения, значительно превышающего напряжение источника 10 опорного напряжения, на выходе узла 13 защиты устанавливается уровень, воздействующий на формирователь 1245 управляющих импульсов таким образом, что силовые транзисторы усилителя 1 мощности остаются закрытыми.Предположйм, что выводы цепи обратной связи соединены с силовыми выводами на удаленной нагрузке с нарушением полярности, т.е, перекрестно, При включении стабилизированного пре обраэователя, когда напряжение на его силовых выводах еще не достигает номинальцого значения, по цепи: положительный силовой вывод 5, отрицательный вывод 8 цепи обратной связи, ре зистор 27, диодная цепочка 30, отрицательный силовой вывод 6 - проходит ток и напряжение на резисторе 27 прикладывается в обратном направлении к переходу база - змиттер транзистора 21, который запирается, на резисторе 23 появляется напряжение, заряжающее через диод 24 и резистор 17 конденсатор 16 до величины, превышающей опорное напряжение источника 10, 20 При этом на несколько периодов рабочей частоты на выходе узла 13 защитыустанавливается уровень сигнала, воздействующий на формирователь 12 управляющих импульсов таким образом, что силовые транзисторы усилителя 1 мощности закрываются и выходное напряжение стабилизированного конвертора снижается. Ток цепи; положительный силовой вывод 5, отрицательный вывод 8 ЗО цепи обратной связи, резистор 27, диодная цепочка 30, отрицательный силовой вывод 6 - становится меньше тока, поступающего от вспомогательного источника 19 через резистор 26 и стаби литрон 25. Транзистор 21 отпирается, шунтируя резистор 23. Конденсатор 16 начинает медленно разряжаться через входную цепь узла 13 защиты, По мере его разряда постепенно прекращается 40 воздействие узла 13 защиты на скваж-, ность выходных импульсов усилителя 1, мощности, которая снова определяется широтно-импульсным модулятором 9.Выходное напряжение стабилизировац ного преобразователя повьпиается до уровня, когда снова запирается транзистор 21, и далее ц 1 кл повторяется.Если имеет место частичное перекрестное соединение выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке, когда отрицательный силовой вывод 6 соединен с положительным выводом 7 цепи обратной связи, а цепь отрицательного вывода цепи обратной связи разорвана, при включении стабилизированного преобразователя, когда напряжение на его силовых выводах еще не достигает цомицальцого зца ц 1 я,ток протекает по цепи: положительныйсиловой вывод 5, дополнительный резистор 31, резистор 27, диодцая цепочка 30, отрицательцый силовой вывод 6, Транзистор 21 запирается обратным напряжением ца резисторе 27,и далее процесс происходит, как в случае полного перекрестного соединениявыводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке,Число диодов в цепочке 30 выбирается с учетом падений напряжений наних, напряжения на эмиттерном переходе транзистора 21 и падения напряжения на проводе, соединяющем отрицательный силовой вывод 6 с нагрузкой.Таким образом, изобретение предотвращает перенапряжение ца выходе стабилизированного преобразователя постоянного напряжения при перекрестном соединении выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке,что повышает эксплуатационную надежность вторичных источников электропитания, использующих предлагаемыйстабилизированный преобразователь,особенно при наладке радиотехническойаппаратуры и средств вычислительнойтехники,формула изобретенияСтабилизированный преобразователь постоянного напряжения, содержащий транзисторный усилитель мошцости, входом соединенный с выводами для подключения входного напряжения, а выходом через трансформатор, выпрямитель и фильтр - с силовыми выводами для подключения нагрузки, выводы цепи обратной связи, предназначенные для соединения с нагрузкой и подключенные к входу широтно-импульсного модулятора, другими входами соединенного с источником опорного напряжения и выходом генератора пилообразного напряжения, а выходом - с одним входом формирователя управляющих импульсов, выходом подключенного к управляющим входам усилителя мощности, а другим входом - к выходу узла защиты от перегрузки, одним входом соединенного с источником опорного напряжения, датчик тока перегрузки, входная цепь которого включена в выходной цепи усилителя мощности, а выход эашунтирован последовательной цепью из перЗаказ 3590/55Тираж 659 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 7 1330 вого диода, конденсатора и резистора, причем общая точка диода и конденсатора соединена с другим входом узла защиты, а общая точка конденса 5 тора и резистора - с выходом генератора пилообразного напряжения, вспомогательный источник плавно нарастающего напряжения, входом соединенный с выводами для подключения входного напряжения, а выходом - с входом узла контроля напряжения, выполненного на транзисторе, коллектор которого подключен к средней точке реэисторного делителя напряжения, соединенного с выходом вспомогательного источника, а через второй диод - к укаэанной 1 716вобщей точке конденсатора и первого диода, резисторы связи, включенные между однополярными силовыми выводами и выводами цепи обратной связи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью предотвращения перенапряжения на выходе при перекрестном соединении выводов цепи обратной связи с силовыми выводами на нагрузке, в него введены последовательная диодная цепочка, включенная между базой транзистора узла контроля напряжения и отрицательным силовым выводом, и дополнительный резистор, включенный между положительным силовым выводом и отрицательным выводом цепи обратной связи.